一種基于SPCE061A單片機的燃氣爐灶語音控制裝置

　　當前，在很多的領(lǐng)域都能看到語音控制技術(shù)應(yīng)用的例子，然而，對于千家萬戶都要使用的燃氣爐灶卻沒有在市場上發(fā)現(xiàn)用語音控制技術(shù)實現(xiàn)的產(chǎn)品，燃氣爐灶的使用控制依然是傳統(tǒng)的手動控制方式，這種情況使燃氣爐灶的安全使用受到限制，安全事故時有發(fā)生，給人民群眾的生命財產(chǎn)帶來損失。筆者正是基于解決燃氣爐灶的安全使用問題而引入語音控制技術(shù)，在傳統(tǒng)的燃氣爐灶基礎(chǔ)之上，加裝語音控制裝置，對燃氣爐灶的點火、滅火、火力調(diào)節(jié)、火焰異常熄滅時緊急關(guān)閉氣源等功能都能用語音命令和語音提示智能化地完成。這樣不僅使燃氣爐灶的使用安全性有很大的提高，而且使用戶使用燃氣爐灶更加方便。該裝置的設(shè)計制作從硬件和軟件兩個層面敘述如下。

　　l硬件設(shè)計

　　1.1電路設(shè)計

　　該裝置的電路系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：檢測火焰的傳感器電路，高壓點火電路和電動燃氣閥等執(zhí)行部分，以SPCE061A單片機為核心的信號處理與控制部分。火焰?zhèn)鞲衅鞑捎眉t外測溫傳感器，該傳感器是采用輻射測溫原理，檢測燃氣爐灶的火焰情況，高壓點火電路則選擇可控高壓點火模塊，為了實現(xiàn)火焰是連續(xù)可調(diào)的要求，氣源的控制采用了電動氣閥。為了實現(xiàn)語音控制和語音提示，該裝置的信息處理和控制單元選擇了凌陽公司的SPCE061A單片機，該單片機具有強大的語音處理和語音控制能力，能輕松完成該裝置的控制目的。該裝置的原理如圖1所示。

　　圖1 原理框圖

　　1.2裝置工作原理

　　本裝置的主要功能有4個：點火、熄火、火力調(diào)節(jié)、報警。要完成3個任務(wù)：一是語音任務(wù)，主要負責(zé)監(jiān)聽命令和語音報警，要求采用非特定語音識別技術(shù)，這主要是考慮對任何使用者語音命令都要有效;二是火焰?zhèn)鞲腥蝿?wù)，主要負責(zé)火焰的傳感信號處理;三是控制任務(wù)，實現(xiàn)對燃氣閥的控制和對點火電路的控制。該裝置的功能雖然有點簡單，但內(nèi)部操作卻并不簡單，3個任務(wù)必須相互通信，相互協(xié)調(diào)工作，才能完成該裝置的功能和保證該裝置的性能，才能發(fā)揮操作系統(tǒng)的優(yōu)越性和充分利用CPU的資源。

　　首先，該裝置上電復(fù)位后，SPCE061A單片機就開始自檢，檢測傳感器是否正常，檢測麥克風(fēng)是否正常，檢測燃氣閥是否關(guān)閉，檢測高壓點火電路是否正常，隨后，該裝置處于待用狀態(tài)。當有有效的語音命令出現(xiàn)時，SPCE061A單片機就會按照語音命令的內(nèi)容實現(xiàn)對燃氣爐灶的控制，對于燃氣爐灶在使用過程中出現(xiàn)的異常，該裝置也能快速地自動完成對燃氣爐灶的控制處理，以避免出現(xiàn)危險。為了使用上的方便，該裝置還設(shè)計了鍵盤手動控制子系統(tǒng)，便于手動操作控制燃氣爐灶。

　　2軟件設(shè)計

　　該語音控制裝置的硬件電路結(jié)構(gòu)簡單，工作量較大的是軟件的開發(fā)，為了達到設(shè)計要求，實現(xiàn)需要的功能，保證該裝置的性能，對該裝置的程序進行了認真的設(shè)計和編制，其程序框圖如圖2所示。

　　圖2 程序框圖

　　程序的運行過程如圖3所示。

　　圖3 程序運行過程圖

　　系統(tǒng)上電復(fù)位，程序從Ox0000地址開始執(zhí)行，程序一開始就先初始化μC/OSⅡ操作系統(tǒng)，并向系統(tǒng)注冊FIQ TPMA VEC中斷，這是個語音中斷。接著創(chuàng)建3個任務(wù)，優(yōu)先級分別為：O，1，4.任務(wù)一的主要功能是保證其他兩個任務(wù)運行;任務(wù)二的主要功能是負責(zé)火焰?zhèn)鞲?任務(wù)三的主要任務(wù)是負責(zé)監(jiān)聽命令和語音報警。最后啟動μC/OSⅡ操作系統(tǒng)。程序從主函數(shù)main，轉(zhuǎn)到了μC/OSⅡ操作系統(tǒng)任務(wù)之間的切換。任務(wù)一先運行，保證任務(wù)二、三運行。如果點火命令執(zhí)行則任務(wù)三把COMMNOE FLAG置1，F(xiàn)ireOpened置O，并檢測FireOpened是否為1，如果為1，則關(guān)閉電子打火?；鹧纥c著后，任務(wù)二把FireOpened置1.COMMNOEFLAG置0.如果熄火命令執(zhí)行，則任務(wù)三把FireClosed置1，任務(wù)二檢測到FireClosed為1，則不報警，否則報警。

　　3結(jié)語

　　將語音控制技術(shù)應(yīng)用于燃氣爐灶，這是一個非常有意義的嘗試，鑒于目前市場上并沒有相同產(chǎn)品出現(xiàn)，應(yīng)該說也是很有創(chuàng)意的開發(fā)，從實驗的結(jié)論來看，對于提高燃氣爐灶的使用安全性，改善操控性都有非常明顯的效果。雖然該裝置的開發(fā)離成熟的產(chǎn)品面市還有一段路要走，主要就是如何讓燃氣爐灶與控制裝置合二為一，成為一個成熟的產(chǎn)品走向市場，但相信這類產(chǎn)品的面市，一定能得到用戶的認可，受到用戶的歡迎。